专利名称：YnD三相变单相平衡变压器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种电气化铁路的牵引供电装置。
现行由整流型电力机车为动力的电气化铁路，功率因数一般为0.8左右，谐波丰富，其中三次谐波含量达基波的30％；由工业三相电力系统供电给二相牵引负荷，采用YnD接线变压器，造成三相电力系统不平衡，负序电流致少达50％，恶化电网运行，并给牵引供电企业造成经济损失。
本实用新型的目的是提供一种YnD三相变单相平衡变压器，它既能达到三相变单相的平衡变换，理想状态负序电流为零，功率因数1.0，可以实现自动补偿；还可以实现分级补偿或自动跟踪补偿，或在较低的电压级进行无功功率补偿；针对负序电流补偿，补偿成本将大幅度降低；还能吸收部分谐波，以减少对电力系统的影响；取消电分相，实现同相供电；提高列车运行速度；降低牵引变压器安装容量，提高牵引供电企业经济效益。
本实用新型是变压器接线和电容器、电抗器配置的实用新型。
本实用新型的目的是这样实现的一种YnD三相变单相平衡变压器，由公知的YnD三相变压器、电容器、电抗器及开关组成一.变压器抽头接线A).YnD三相变压器的铁心为等截面积三柱式，分别套装原边线圈A1、B1、C1和次边线圈a2、b2、c2；原边线圈A1、B1、C1连接为星形，由端子A、B、C接入三相电力系统，中性点O可以接地；次边线圈a2、b2、c2连接成三角形，引出端子a2t、b2t、c2t，次边端子a2t、c2t间接入单相负荷和1个电容器与电抗器支路，由开关G1控制电抗器与电容器支路的投切。
原边线圈A1、B1、C1的匝数相等，次边线圈a2、b2、c2的匝数相等；端子d是线圈c2的中点，两半线圈c2的匝数相等，阻抗相等。
在次边线圈a2端子a2t与次边线圈c2的中点端子d间接入1个电容器与电抗器支路，由开关R1控制电抗器与电容器支路的投切。
在次边线圈a2端子a2t与次边线圈c2的中点端子d间接入1个可变电抗器支路，由开关R2控制可变电抗器感抗Xr2的投切。
在次边线圈c2的端子c2t与次边线圈b2端子b2t间接入1个可变电抗器支路，由开关K1控制可变电抗器感抗Xk1的投切。
负荷的容量与开关G1支路并联后为SH千伏安、功率因数角为f＝-30度(圆周360电角度，下同)，开关R1支路电抗器感抗Xr1与电容器容抗Xc1串联后和开关R2支路可变电抗器感抗Xr2并联，等值电容容量为QR千乏，可变电抗器感抗Xk1容量为QL千伏安，各量值有如下关系时。QR=14×SH×(1-4sinf);]]>QL=14×SH×(3+4sinf)]]>YnD三相变压器三相侧功率因等于1.0，负序电流等于零。
B).在次边线圈a2端子a2t与次边线圈c2的中点端子d间接入n个电容器与电抗器支路，分别由开关R1～Rn控制电抗器与电容器支路的投切，电抗器的感抗Xr1～Xrn与电容器的容抗Xc1～Xcn之比各支路可以不相同。
在次边线圈c2的端子c2t与次边线圈b2端子b2t间接入n个电抗器支路，分别由开关K1～Kn控制电抗器感抗Xk1～Xkn的投切。
C).在次边线圈a2端子a2t与次边线圈c2的中点端子d间接入1个电容器与电抗器支路，由开关R1控制电抗器与电容器支路的投切。
在次边线圈c2的端子c2t与次边线圈b2端子b2t间接入1个电抗器支路，开关K1控制电抗器感抗Xk1的投切。
二.自耦变压器接线A).原边线圈A1、B1、C1的匝数相等，次边线圈a2、b2、c2的匝数相等；次边线圈a2端子a2t、c2t间接入单相负荷和1个电容器与电抗器支路，由开关G1控制电抗器与电容器支路的投切；另设1台自耦变压器ZOB，线圈c3端子c3t、c3w分别接YnD三相变压器的次边线圈c2端子c2t和次边线圈b2端子b2t，自耦变压器ZOB的线圈c3设中点端子d，半线圈c3的匝数相同，阻抗相同。
YnD三相变压器的次边线圈a2端子a2t与自耦变压器ZOB线圈c3的中点端子d间接入1个电容器与电抗器支路，由开关R1控制电抗器与电容器支路的投切。
YnD三相变压器的次边线圈a2端子a2t与自耦变压器ZOB线圈c3的中点端子d间接入1个可变电抗器支路，由开关R2控制可变电抗器感抗Xr2的投切。
自耦变压器ZOB线圈c3的端子c3t与端子c3w间接入1个可变电抗器支路，由开关K1控制可变电抗器感抗Xk1的投切。
负荷的容量与开关G1支路并联后为SH千伏安、功率因数角为f＝-30度(圆周360电角度，下同)，开关R1支路电抗器感抗Xr1与电容器容抗Xc1串联后和开关R2支路可变电抗器感抗Xr2并联，等值电容容量为QR千乏，可变电抗器感抗Xk1容量为QL千伏安，各量值有如下关系时QR=14×SH×(1-4sinf);]]>QL=14×SH×(3+4sinf)]]>YnD三相变压器三相侧功率因等于1.0，负序电流等于零；当三相侧功率因数或负序电流满足允许值时，可以减少开关K1支路电感的容量；或者减少开关R1支路电抗器感抗Xr1与电容器容抗Xc1串联后和开关R2支路可变电抗器感抗Xr2并联的等值电容容量。
B).在YnD三相变压器的次边线圈a2端子a2t与自耦变压器ZOB线圈c3的中点端子d间接入n个电容器与电抗器支路，分别由开关R1～Rn控制电抗器与电容器支路的投切，电抗器的感抗Xr1～Xrn与电容器的容抗Xc1～Xcn之比各支路可以不相同。
在自耦变压器ZOB线圈c3的端子c3t、c3w间接入n个电抗器支路，分别由开关K1～Kn控制电抗器感抗Xk1～Xkn的投切。
C).在YnD三相变压器的次边线圈a2端子a2t与自耦变压器ZOB线圈c3的中点端子d间接入1个电容器与电抗器支路，由开关R1控制电抗器与电容器支路的投切。
在自耦变压器ZOB线圈c3的端子c3t、c3w间接入1个电抗器支路，开关K1控制电抗器感抗Xk1的投切。
三.移相变压器接线A).在YnD三相变压器次边线圈a2、b2、c2引出端子a2t、b2t、c2t接入移相变压器YXB的原边线圈U1、V1、W1的引出端子U、V、W。移相变压器的铁心为三柱式，左边柱与右边柱的截面积相等，中柱的截面积是左边柱右边柱截面积的 倍；左边柱套装原边线圈U1和次边线圈S2，右边柱套装原边线圈V1、W1和次边线圈N2，原边线圈U1尾端与原边线圈V1、W1中点相连成倒“T”形，即原边线圈V1匝数等于原边线圈W1的匝数，次边线圈N2端子与次边线圈S2端子Z相连成反“L”形。
YnD三相变压器次边线圈a2端子a2t、c2t间接入单相负荷和1个电容器与电抗器支路，由开关G1控制电抗器与电容器支路的投切。
移相变压器YXB的次边线圈S2端子S、Z间接入1个电容器与电抗器支路，由开关R1控制电抗器与电容器支路的投切。
移相变压器YXB的次边线圈S2端子S、Z间接入1个可变电抗器支路，由开关R2控制可变电抗器感抗Xr2的投切。
移相变压器YXB的次边线圈N2端子N、Z间接入1个可变电抗器支路，由开关K1控制可变电抗器感抗Xk1的投切。
负荷的容量与开关G1支路并联后为SH千伏安、功率因数角f＝-30度，开关R1支路电抗器感抗Xr1与电容器容抗Xc1串联后和开关R2支路可变电抗器感抗Xr2并联，等值电容容量为QR千乏，可变电抗器感抗Xk1容量为QL千伏安，各量值有如下关系时QR=14×SH×(1-4sinf);]]>QL=14×SH×(3+4sinf)]]>YnD三相变压器三相侧功率因等于1.0，负序电流等于零；当三相侧功率因数或负序电流满足允许值时，可以减少开关K1支路电感的容量；或者减少开关R1支路电抗器感抗Xr1与电容器容抗Xc1串联后和开关R2支路可变电抗器感抗Xr2并联的等值电容容量。
B).移相变压器YXB的次边线圈S2端子S、Z间接入n个电容器与电抗器支路，分别由开关R1～Rn控制电抗器与电容器支路的投切，电抗器的感抗Xr1～Xrn与电容器的容抗Xc1～Xcn之比各支路可以不相同。
移相变压器YXB的次边线圈N2端子N、Z间接入n个电抗器支路，分别由开关K1～Kn控制电抗器感抗Xk1～Xkn的投切。
C).移相变压器YXB的次边线圈S2端子S、Z间接入1个电容器与电抗器支路，由开关R1控制电抗器与电容器支路的投切。
移相变压器YXB的次边线圈N2端子N、Z间接入1个电抗器支路，由开关K1控制电抗器感抗Xk1的投切。
以下结合
附图1所示，是YnD三相变单相平衡变压器的变压器抽头接线A)，YnD三相变压器的铁心为等截面积三柱式，分别套装原边线圈(A1、B1、C1)和次边线圈(a2、b2、c2)；原边线圈(A1、B1、C1)连接为星形，由端子(A、B、C)接入三相电力系统，中性点(O)可以接地；次边线圈(a2、b2、c2)连接成三角形，引出端子(a2t、b2t、c2t)，次边端子(a2t、c2t)间接入单相负荷和1个电容器与电抗器支路，由开关(G1)控制电抗器与电容器支路的投切，电抗器的感抗(Xr1)与电容器的容抗(Xc1)之比，对三次谐波为0.12～0.13(应用于50赫兹)。
原边线圈(A1、B1、C1)的匝数相等，次边线圈(a2、b2、c2)的匝数相等；端子(d)是线圈(c2)的中点，两半线圈(c2)的匝数相等、阻抗相等。
在次边线圈(a2)端子(a2t)与次边线圈(c2)的中点端子(d)间接入1个电容器与电抗器支路，由开关(R1)控制电抗器与电容器支路的投切，电抗器的感抗(Xr1)与电容器的容抗(Xc1)之比，对三次谐波为0.12～0.13(应用于50赫兹)；电抗器的感抗(Xr1)与电容器的容抗(Xc1)串联后的等值容抗为(Xd1)。
在次边线圈(a2)端子(a2t)与次边线圈(c2)的中点端子(d)间接入1个可变电抗器支路，由开关(R2)控制可变电抗器感抗(Xr2)的投切；当负荷功率(电流)增加时，调整可变电抗器的感抗(Xr2)增加，电感电流减小，电容电流增加。在次边线圈(c2)的端子(c2t)与次边线圈(b2)端子(b2t)间接入1个可变电抗器支路，由开关(K1)控制可变电抗器感抗(Xk1)的投切；当负荷功率(电流)增加时，调整可变电抗器的感抗(Xk1)减小，电感电流增加。
负荷的容量与开关(G1)支路并联后为SH千伏安、功率因数角为f＝-30度，开关(R1)支路电抗器感抗(Xr1)与电容器容抗(Xc1)串联后和开关(R2)支路可变电抗器感抗(Xr2)并联，等值电容容量为QR千乏，可变电抗器感抗(Xk1)容量为QL千伏安，各量值有如下关系时。QR=14×SH×(1-4sinf);]]>QL=14×SH×(3+4sinf)]]>YnD三相变压器三相侧功率因等于1.0，负序电流等于零，实现三相变单相的目的。
YnD三相变单相平衡变压器，变压器抽头接线B)，在次边线圈(a2)端子(a2t)与次边线圈(c2)的中点端子(d)间接入n个电容器与电抗器支路，分别由开关(R1～Rn)控制电抗器与电容器支路的投切，电抗器的感抗(Xr1～Xrn)与电容器的容抗(Xc1～Xcn)之比各支路可以不相同；电抗器的感抗(Xr1～Xrn)与电容器的容抗(Xc1～Xcn)串联后的等值容抗为(Xd1～Xdn)。
在次边线圈(c2)的端子(c2t)与次边线圈(b2)端子(b2t)间接入n个电抗器支路，分别由开关(K1～Kn)控制电抗器感抗(Xk1～Xkn)的投切。
负荷的容量与开关(G1)支路并联后为SH千伏安、功率因数角f＝-30度，等值容抗(Xd1～Xdn)电容器容量为QR千乏，电抗器感抗(Xk1～Xkn)容量为QL千伏安，各量值有如下关系时QR=14×SH×(1-4sinf);]]>QL=14×SH×(3+4sinf)]]>YnD三相变压器三相侧功率因数等于1.0，负序电流等于零，实现分级调整。当负荷功率因数角为f偏离30度，适当调整等值容抗为(Xd1～Xdn)的电容容量QR千乏，电抗器感抗(Xk1～Xkn)容量QL千伏安，可以使YnD三相变压器三相侧功率因趋近于1.0，负序电流趋近于零。
分级调整的级差，可以由功率因数或负序电流值分别限定，由允许的功率因数(例如大于0.9)或允许的负序电流值(例如小于40安)确定等值电容容量和电抗器容量；由最大负荷和级差确定分级的数目。
YnD三相变单相平衡变压器，变压器抽头接线C)，是在次边线圈(a2)端子(a2t)与次边线圈(c2)的中点端子(d)间接入1个电容器与电抗器支路，由开关(R1)控制电抗器与电容器支路的投切，电抗器的感抗(Xr1)与电容器的容抗(Xc1)之比约0.12～0.13；电抗器的感抗(Xr1)与电容器的容抗(Xc1)串联后的等值容抗为(Xd1)。
在次边线圈(c2)的端子(c2t)与次边线圈(b2)端子(b2t)间接入1个电抗器支路，开关(K1)控制电抗器感抗(Xk1)的投切。
负荷的容量与开关(G1)支路并联后为SH千伏安、功率因数角f＝-30度，等值容抗(Xd1～Xdn)电容器容量为QR千乏，电抗器感抗(Xk1～Xkn)容量为QL千伏安，各量值有如下关系时QR=14×SH×(1-4sinf);]]>QL=14×SH×(3+4sinf)]]>YnD三相变压器三相侧功率因数等于1.0，负序电流等于零。
当负荷的容量SH及其功率因数角(f)偏离给定的等值容抗(Xd1)电容容量QR，电抗感抗(Xk1)容量QL时，三相侧功率因数小于1.0，负序电流大于零；选择适当的参数，当负荷大小、功率因数变化时，可以使YnD变压器三相侧长时间出现的低功率因数或大负序电流值限定在允许的范围之内。
附图2所示，是YnD三相变单相平衡变压器，外接自耦变压器接线A)，在YnD三相变压器原边线圈(A1、B1、C1)的匝数相等，次边线圈(a2、b2、c2)的匝数相等；另设1台自耦变压器(ZOB)，线圈(c3)端子(c3t，c3w)分别接YnD三相变压器的次边线圈(c2)端子(c2t)和次边线圈(b2)端子(b2t)，自耦变压器(ZOB)的线圈(c3)设中点端子(d)，两半线圈(c3)的匝数相同，阻抗相同。
YnD三相变压器的次边线圈(a2)端子(a2t)与自耦变压器(ZOB)线圈(c3)的中点端子(d)间接入1个电容器与电抗器支路，由开关(R1)控制电抗器与电容器支路的投切，电抗器的感抗(Xr1)与电容器的容抗(Xc1)之比，对三次谐波为0.12～0.13(应用于50赫兹)；电抗器的感抗(Xr1)与电容器的容抗(Xc1)串联后的等值容抗为(Xd1)。
YnD三相变压器的次边线圈(a2)端子(a2t)与自耦变压器(ZOB)线圈(c3)的中点端子(d)间接入1个可变电抗器支路，由开关(R2)控制可变电抗器感抗(Xr2)的投切；当负荷功率(电流)增加时，调整可变电抗器的感抗(Xr2)增加，电感电流减小，电容电流增加。
自耦变压器(ZOB)线圈(c3)的端子(c3t)与端子(c3w)间接入1个可变电抗器支路，由开关(K1)控制可变电抗器感抗(Xk1)的投切；当负荷功率(电流)增加时，调整可变电抗器的感抗(Xk1)减小，电感电流增加。
负荷的容量与开关(G1)支路并联后为SH千伏安、功率因数角为f＝-30度，开关(R1)支路电抗器感抗(Xr1)与电容器容抗(Xc1)串联后和开关(R2)支路可变电抗器感抗(Xr2)并联，等值电容容量为QR千乏，可变电抗器感抗(Xk1)容量为QL千伏安，各量值有如下关系时QR=14×SH×(1-4sinf);]]>QL=14×SH×(3+4sinf)]]>YnD三相变压器三相侧功率因等于1.0，负序电流等于零，实现三相变单相的目的。
YnD三相变单相平衡变压器，外接自耦变压器接线B)，是在YnD三相变压器的次边线圈(a2)端子(a2t)与自耦变压器(ZOB)线圈(c3)的中点端子(d)间接入n个电容器与电抗器支路，分别由开关(R1～Rn)控制电抗器与电容器支路的投切，电抗器的感抗(Xr1～Xrn)与电容器的容抗(Xc1～Xcn)之比各支路可以不相同；电抗器的感抗(Xr1～Xrn)与电容器的容抗(Xc1～Xcn)串联后的等值容抗为(Xd1～Xdn)。
在自耦变压器(ZOB)线圈(c3)的端子(c3t、c3w)间接入n个电抗器支路，分别由开关(K1～Kn)控制电抗器感抗(Xk1～Xkn)的投切。
负荷的容量与开关(G1)支路并联后为SH千伏安、功率因数角f＝-30度，等值容抗(Xd1～Xdn)电容器容量为QR千乏，电抗器感抗(Xk1～Xkn)容量为QL千伏安，各量值有如下关系时QR=14×SH×(1-4sinf);]]>QL=14×SH×(3+4sinf)]]>YnD三相变压器三相侧功率因数等于1.0，负序电流等于零。
实现分级调整。当负荷功率因数角为f偏离30度，适当调整等值容抗为(Xd1～Xdn)的电容容量QR千乏，电抗器感抗(Xk1～Xkn)容量QL千伏安，可以使YnD三相变压器三相侧功率因趋近于1.0，负序电流趋近于零。
分级调整的级差，可以由功率因数或负序电流值分别限定，由允许的功率因数(例如大于0.9)或允许的负序电流值(例如小于40安)确定等值电容容量和电抗器容量；由最大负荷和级差确定分级的数目。
YnD三相变单相平衡变压器，外接自耦变压器接线C)，是在YnD三相变压器的次边线圈(a2)端子(a2t)与自耦变压器(ZOB)线圈(c3)的中点端子(d)间接入1个电容器与电抗器支路，由开关(R1)控制电抗器与电容器支路的投切，电抗器的感抗(Xr1)与电容器的容抗(Xc1)之比约0.12～0.13；电抗器的感抗(Xr1)与电容器的容抗(Xc1)串联后的等值容抗为(Xd1)。
在自耦变压器(ZOB)线圈(c3)的端子(c3t、c3w)间接入1个电抗器支路，开关(K1)控制电抗器感抗(Xk1)的投切。
负荷的容量与开关(G1)支路并联后为SH千伏安、功率因数角f＝-30度，等值容抗(Xd1)电容器容量为QR千乏，电抗器感抗(Xk1)容量为QL千伏安，各量值有如下关系时QR=14×SH×(1-4sinf);]]>QL=14×SH×(3+4sinf)]]>YnD三相变压器三相侧功率因数等于1.0，负序电流等于零。
当负荷的容量SH及其功率因数角(f)偏离给定值时，三相侧功率因数小于1.0，负序电流大于零；选择适当的参数，当负荷大小、功率因数变化时，可以使YnD变压器三相侧长时间出现的低功率因数或大负序电流值限定在允许的范围之内。
附图3所示，是YnD三相变单相平衡变压器的移相变压器接线A)，在YnD三相变压器次边线圈(a2、b2、c2)引出端子(a2t、b2t、c2t)接入移相变压器(YXB)的原边线圈(U1、V1、W1)的引出端子(U、V、W)；移相变压器的铁心为三柱式，左边柱与右边柱的截面积相等，中柱的截面积是左边柱(右边柱)截面积的 倍；左边柱套装原边线圈(U1)和次边线圈(S2)，右边柱套装原边线圈(V1、W1)和次边线圈(N2)，原边线圈(U1)尾端与原边线圈(V1、W1)中点相连成倒“T”形，即原边线圈(V1)匝数等于原边线圈(W1)的匝数，次边线圈(N2)端子与次边线圈(S2)端子(Z)相连成反“L”形。
移相变压器(YXB)的次边线圈(S2)端子(S、Z)间接入1个电容器与电抗器支路，由开关(R1)控制电抗器与电容器支路的投切，电抗器的感抗(Xr1)与电容器的容抗(Xc1)之比，对三次谐波为0.12～0.13(应用于50赫兹)；电抗器的感抗(Xr1)与电容器的容抗(Xc1)串联后的等值容抗为(Xd1)。
移相变压器(YXB)的次边线圈(S2)端子(S、Z)间接入1个可变电抗器支路，由开关(R2)控制可变电抗器感抗(Xr2)的投切；当负荷功率(电流)增加时，调整可变电抗器的感抗(Xr2)增加，电感电流减小，电容电流增加；移相变压器(YXB)的次边线圈(N2)端子(N、Z)间接入1个可变电抗器支路，由开关(K1)控制可变电抗器感抗(Xk1)的投切；当负荷功率(电流)增加时，调整可变电抗器的感抗(Xk1)减小，电感电流增加。
负荷的容量与开关(G1)支路并联后为SH千伏安、功率因数角f＝-30度，开关(R1)支路电抗器感抗(Xr1)与电容器容抗(Xc1)串联后和开关(R2)支路可变电抗器感抗(Xr2)并联，等值电容容量为QR千乏，可变电抗器感抗(Xk1)容量为QL千伏安，各量值有如下关系时QR=14×SH×(1-4sinf);]]>QL=14×SH×(3+4sinf)]]>YnD三相变压器三相侧功率因等于1.0，负序电流等于零，实现三相变单相的目的。
YnD三相变单相平衡变压器，移相变压器接线B)，是移相变压器(YXB)的次边线圈(S2)端子(S、Z)间接入n个电容器与电抗器支路，分别由开关(R1～Rn)控制电抗器与电容器支路的投切，电抗器的感抗(Xr1～Xrn)与电容器的容抗(Xc1～Xcn)之比各支路可以不相同；电抗器的感抗(Xr1～Xrn)与电容器的容抗(Xc1～Xcn)串联后的等值容抗为(Xd1～Xdn)。
移相变压器(YXB)的次边线圈(N2)端子(N、Z)间接入n个电抗器支路，分别由开关(K1～Kn)控制电抗器感抗(Xk1～Xkn)的投切。
负荷的容量与开关(G1)支路并联后为SH千伏安、功率因数角f＝-30度，等值容抗(Xd1～Xdn)电容器容量为QR千乏，电抗器感抗(Xk1～Xkn)容量为QL千伏安，各量值有如下关系时QR=14×SH×(1-4sinf);]]>QL=14×SH×(3+4sinf)]]>YnD三相变压器三相侧功率因数等于1.0，负序电流等于零，实现分级调整。当负荷功率因数角(f)偏离-30度，适当调整等值容抗为(Xd1～Xdn)的电容容量为QR千乏，电抗器感抗(Xk1～Xkn)容量QL千伏安，可以使YnD三相变压器三相侧功率因趋近于1.0，负序电流趋近于零。
分级调整的级差，可以由功率因数或负序电流值分别限定，由允许的功率因数(例如大于0.9)或允许的负序电流值(例如小于40安)确定等值电容容量和电抗器容量；由最大负荷和级差确定分级的数目。
YnD三相变单相平衡变压器，移相变压器接线C)，是移相变压器(YXB)的次边线圈(S2)端子(S、Z)间接入1个电容器与电抗器支路，由开关(R1)控制电抗器与电容器支路的投切，电抗器的感抗(Xr1)与电容器的容抗(Xc1)之比，对三次谐波为0.12～0.13(应用于50赫兹)；电抗器的感抗(Xr1)与电容器的容抗(Xc1)串联后的等值容抗为(Xd1)。
移相变压器(YXB)的次边线圈(N2)端子(N、Z)间接入1个电抗器支路，由开关(K1)控制电抗器感抗(Xk1)的投切。
负荷的容量与开关(G1)支路并联后为SH千伏安、功率因数角f＝-30度，等值容抗(Xd1)电容容量为QR千乏，电抗器感抗(Xr1)容量为QL千伏安，各量值有如下关系时QR=14×SH×(1-4sinf);]]>QL=14×SH×(3+4sinf)]]>三相侧功率因数等于1.0，负序电流等于零。
当负荷的容量SH及其功率因数角(f)偏离给定值时，三相侧功率因数小于1.0，负序电流大于零；选择适当的参数，当负荷大小、功率因数变化时，可以使YnD变压器三相侧长时间出现的低功率因数或大负序电流值限定在允许的范围之内。
本实用新型的YnD三相变单相平衡变压器与既有技术相比，可以取消既有技术的电分相，克服无电区，提高列车运行速度。针对无功功率，有目的的进行补偿，提高运行企业经济效益。针对负序电流进行参数选择，可以改善电网运行条件。可以降低变压器装建容量，节省基本建设投资及运营费用。
YnD三相变单相平衡变压器的变压器抽头接线，适合新建工程；自耦变压器接线，移相变压器接线，适合既有线改建工程。
图面说明附图1是YnD三相变单相平衡变压器的变压器抽头接线，图中A1、B1、C1-YnD三相变压器高压线圈；A、B、C、0-YnD三相变压器高压线圈引出端子；a2、b2、c2-YnD三相变压器中压线圈；a2t、b2t、c2t、d-YnD三相变压器中压线圈引出端子；R1、R2-开关；Xc1-电容器容抗；Xr1、Xr2-电抗器感抗；K1-开关；Xk1-电抗器感抗；R1...Rn-开关；Xr1...Xrn-电抗器感抗；Xc1...Xcn-电容器容抗；K1...Kn-开关；Xk1..Xkn-电抗器感抗；附图2是YnD三相变单相平衡变压器的外接自耦变压器接线，图中ZOB-自耦变压器；a3-自耦变压器线圈；a3t a3w d-自耦变压器引出端子；余同附图1。
附图3是YnD三相变单相平衡变压器的移相变压器接线，图中YXB-移相变压器；U1、V1、W1-移相变压器原边线圈；U、V、W-移相变压器引出端子；S2、N2-移相变压器次边线圈；S、N、Z-移相变压器次边线圈引出端子；余同附图1。
实现本实用新型的最好方式是制造YnD三相变单相平衡变压器，建设具有YnD三相变单相平衡变压器的牵引变电所。本实用新型的YnD三相变单相平衡变压器，适用于做电气化铁道牵引变压器。YnD三相变单相平衡变压器的原边线圈(A1、B1、C1)由端子(A、B、C)接入工业三相电力系统(例如110KV)。
尤其适用于既有YnD三相变压器供电的线路，负序电流超标或功率因数偏低，只在牵引侧增加一台自耦变压器或移相变压器及相应的电容器、电抗器，就能达到降低负序电流或提高功率因数的目的，同时是节省供电能源、提高电能效率、提高列车速度、保障行车安全的供电设备。
凡是具有110千伏及以上电压等级生产许可的变压器制造厂，都可以生产YnD三相变单相平衡变压器，做为YnD接线牵引变压器的更新换代产品。
权利要求1.一种YnD三相变单相平衡变压器，由公知的YnD三相变压器、电容器、电抗器及开关组成，其特征是A).YnD三相变压器的铁心为等截面积三柱式，分别套装原边线圈A1、B1、C1和次边线圈a2、b2、c2；原边线圈A1、B1、C1连接为星形，由端子A、B、C接入三相电力系统，中性点O可以接地；次边线圈a2、b2、c2连接成三角形，引出端子a2t、b2t、c2t，次边端子a2t、c2t间接入单相负荷和1个电容器与电抗器支路，由开关G1控制电抗器与电容器支路的投切；原边线圈A1、B1、C1的匝数相等，次边线圈a2、b2、c2的匝数相等；端子d是线圈c2的中点，两半线圈c2的匝数相等，阻抗相等；在次边线圈a2端子a2t与次边线圈c2的中点端子d间接入1个电容器与电抗器支路，由开关R1控制电抗器与电容器支路的投切；接入1个可变电抗器支路，由开关R2控制可变电抗器感抗Xr2的投切；在次边线圈c2的端子c2t与次边线圈b2端子b2t间接入1个可变电抗器支路，由开关K1控制可变电抗器感抗Xk1的投切；负荷的容量与开关G1支路并联后为SH千伏安、功率因数角为f＝-30度，圆周360电角度，下同，开关R1支路电抗器感抗Xr1与电容器容抗Xc1串联后和开关R2支路可变电抗器感抗Xr2并联，等值电容容量为QR千乏，可变电抗器感抗Xk1容量为QL千伏安，各量值有如下关系时QR=14×SH×(1-4sinf);]]>QL=14×SH×(3+4sinf)]]>YnD三相变压器三相侧功率因等于1.0，负序电流等于零；B).在次边线圈a2端子a2t与次边线圈c2的中点端子d间接入n个电容器与电抗器支路，分别由开关R1～Rn控制电抗器与电容器支路的投切，电抗器的感抗Xr1～Xrn与电容器的容抗Xc1～Xcn之比各支路可以不相同；在次边线圈c2的端子c2t与次边线圈b2端子b2t间接入n个电抗器支路，分别由开关K1～Kn控制电抗器感抗Xk1～Xkn的投切；C).在次边线圈a2端子a2t与次边线圈c2的中点端子d间接入1个电容器与电抗器支路，由开关R1控制电抗器与电容器支路的投切；在次边线圈c2的端子c2t与次边线圈b2端子b2t间接入1个电抗器支路，开关K1控制电抗器感抗Xk1的投切。
2.由权利要求1所述的YnD三相变单相平衡变压器，其特征是A).原边线圈A1、B1、C1的匝数相等，次边线圈a2、b2、c2的匝数相等；次边线圈a2端子a2t、c2t间接入单相负荷和1个电容器与电抗器支路，由开关G1控制电抗器与电容器支路的投切；另设1台自耦变压器ZOB，线圈c3端子c3t、c3w分别接YnD三相变压器的次边线圈c2端子c2t和次边线圈b2端子b2t，自耦变压器ZOB的线圈c3设中点端子d，半线圈c3的匝数相同，阻抗相同；YnD三相变压器的次边线圈a2端子a2t与自耦变压器ZOB线圈c3的中点端子d间接入1个电容器与电抗器支路，由开关R1控制电抗器与电容器支路的投切；接入1个可变电抗器支路，由开关R2控制可变电抗器感抗Xr2的投切；自耦变压器ZOB线圈c3的端子c3t与端子c3w间接入1个可变电抗器支路，由开关K1控制可变电抗器感抗Xk1的投切；负荷的容量与开关G1支路并联后为SH千伏安、功率因数角为f＝-30度(圆周360电角度，下同)，开关R1支路电抗器感抗Xr1与电容器容抗Xc1串联后和开关R2支路可变电抗器感抗Xr2并联，等值电容容量为QR千乏，可变电抗器感抗Xk1容量为QL千伏安，各量值有如下关系时QR=14×SH×(1-4sinf);]]>QL=14×SH×(3+4sinf)]]>YnD三相变压器三相侧功率因等于1.0，负序电流等于零；当三相侧功率因数或负序电流满足允许值时，可以减少开关K1支路电感的容量；或者减少开关R1支路电抗器感抗Xr1与电容器容抗Xc1串联后和开关R2支路可变电抗器感抗Xr2并联的等值电容容量；B).在YnD三相变压器的次边线圈a2端子a2t与自耦变压器ZOB线圈c3的中点端子d间接入n个电容器与电抗器支路，分别由开关R1～Rn控制电抗器与电容器支路的投切，电抗器的感抗Xr1～Xrn与电容器的容抗Xc1～Xcn之比各支路可以不相同；在自耦变压器ZOB线圈c3的端子c3t、c3w间接入n个电抗器支路，分别由开关K1～Kn控制电抗器感抗Xk1～Xkn的投切；C).在YnD三相变压器的次边线圈a2端子a2t与自耦变压器ZOB线圈c3的中点端子d间接入1个电容器与电抗器支路，由开关R1控制电抗器与电容器支路的投切；在自耦变压器ZOB线圈c3的端子c3t、c3w间接入1个电抗器支路，开关K1控制电抗器感抗Xk1的投切。
3.由权利要求1所述的YnD三相变单相平衡变压器，其特征是A).在YnD三相变压器次边线圈a2、b2、c2引出端子a2t、b2t、c2t接入移相变压器YXB的原边线圈U1、V1、W1的引出端子U、V、W；移相变压器的铁心为三柱式，左边柱与右边柱的截面积相等，中柱的截面积是左边柱右边柱截面积的 倍；左边柱套装原边线圈U1和次边线圈S2，右边柱套装原边线圈V1、W1和次边线圈N2，原边线圈U1尾端与原边线圈V1、W1中点相连成倒“T”形，即原边线圈V1匝数等于原边线圈W1的匝数，次边线圈N2端子与次边线圈S2端子Z相连成反“L”形；YnD三相变压器次边线圈a2端子a2t、c2t间接入单相负荷和1个电容器与电抗器支路，由开关G1控制电抗器与电容器支路的投切；移相变压器YXB的次边线圈S2端子S、Z间接入1个电容器与电抗器支路，由开关R1控制电抗器与电容器支路的投切；移相变压器YXB的次边线圈S2端子S、Z间接入1个可变电抗器支路，由开关R2控制可变电抗器感抗Xr2的投切；移相变压器YXB的次边线圈N2端子N、Z间接入1个可变电抗器支路，由开关K1控制可变电抗器感抗Xk1的投切；负荷的容量与开关G1支路并联后为SH千伏安、功率因数角f＝-30度，开关R1支路电抗器感抗Xr1与电容器容抗Xc1串联后和开关R2支路可变电抗器感抗Xr2并联，等值电容容量为QR千乏，可变电抗器感抗Xk1容量为QL千伏安，各量值有如下关系时QR=14×SH×(1-4sinf);]]>QL=14×SH×(3+4sinf)]]>YnD三相变压器三相侧功率因等于1.0，负序电流等于零；当三相侧功率因数或负序电流满足允许值时，可以减少开关K1支路电感的容量；或者减少开关R1支路电抗器感抗Xr1与电容器容抗Xc1串联后和开关R2支路可变电抗器感抗Xr2并联的等值电容容量；B).移相变压器YXB的次边线圈S2端子S、Z间接入n个电容器与电抗器支路，分别由开关R1～Rn控制电抗器与电容器支路的投切，电抗器的感抗Xr1～Xrn与电容器的容抗Xc1～Xcn之比各支路可以不相同；移相变压器YXB的次边线圈N2端子N、Z间接入n个电抗器支路，分别由开关K1～Kn控制电抗器感抗Xk1～Xkn的投切；C).移相变压器YXB的次边线圈S2端子S、Z间接入1个电容器与电抗器支路，由开关R1控制电抗器与电容器支路的投切；移相变压器YXB的次边线圈N2端子N、Z间接入1个电抗器支路，由开关K1控制电抗器感抗Xk1的投切。
专利摘要一种YnD三相变单相平衡变压器，理想状态负序电流为零，功率因数1.0，能吸收部分谐波；取消电分相，实现同相供电。YnD(星/三角)三相变压器的次边线圈之一有中心抽头，接入兼有滤波功能的移相电容器、电抗器组；有抽头的线圈两端接入移相电抗器；移相电容器、电抗器组与电抗器在电气相位上垂直配置；根据负荷的大小及功率因数调整移相电容器、电抗器组与移相电抗器的容量。
文档编号H01F30/06GK2531508SQ0122701
公开日2003年1月15日 申请日期2001年6月12日 优先权日2001年6月12日
发明者郭宝库 申请人:郭宝库